விஞ்ஞான முட்டி மோதல் –பகுதி 9

பொதுவாக, ஹிக்ஸ் போஸான் அணுத்துகளைக் கண்டறிந்தவுடன் அணு பெளதிகம் முற்றுப் பெற்று விட்டது என்ற கருத்து பரவலாக உள்ள ஒன்று. இனி, புதிதாகத் தேட என்ன இருக்கிறது? ஆனால், இப்படிப்பட்ட விமர்சனங்கள் அணு பெளதிகத் துறைக்கு பல முறை முன்பே வந்துள்ளன. இக்கட்டுரைத் தொடரில் முன்பு சொன்னது போல, 1930 –களில், அண்டக்கதிர்களை (cosmic rays) ஆராயும் வரை, அணு பெளதிகத்துறை ஒரு முழுமை பெற்றத் துறையாகவே தோன்றியது. ஒன்று மட்டும் நிச்சயம் –விஞ்ஞானத்தில் புதிய பதில்கள், புதிய கேள்விகளை உருவாக்கிய வண்ணம் இருந்து கொண்டே இருக்கும்; எதிர்காலத்தில் இது தொடரும் என்பதில் சந்தேகம் இல்லை.

அப்படி என்ன புதிய கேள்விகள்? நியமான அணு அமைப்பு மாதிரி உருவில்(Standard Atomic Model) உள்ள எல்லாவற்றையும் உறுதிப் படுத்தி விட்டோமா? இந்த கேள்விக்கான பதில், சிக்கலானது. சுருக்கமாகச் சொல்வதானால், முழுவதும் இல்லை என்பதுதான் உண்மை. ஹிக்ஸ் போஸான் பற்றிய ஆய்வு இன்னும் சில ஆண்டுகள் தொடரும். இந்த ஆய்வின் முடிவு,நம் அணுக்கட்டுமானம் பற்றிய நம் புரிதலை உறுதி செய்யலாம். இல்லையேல், புதிய அணுகுமுறைக்கான உந்துகோலாகவும் இருக்கலாம். விஞ்ஞானிகள் எதற்கும் தயாராக இருக்கிறார்கள். சரி, இந்த ஹிக்ஸ் விஷயத்தை விட்டால் வேறு எந்த விஷயமும் இல்லையா?

நிறைய இருக்கிறது. இதற்கு, நாம் சற்று அணு பெளதிகத்திலிருந்து விண்வெளி பெளதிகத்திற்கு (astrophysics) மாறி, அங்குள்ள சிந்தனையைச் சற்று கவனிப்போம். நாம் வசிக்கும் பிரபஞ்சம் சுமார் 15 பில்லியன் வருடங்கள் பழையது என்று கணக்கிட்டுள்ளார்கள் விண்வெளி பெளதிக விஞ்ஞானிகள். அத்துடன், இதன் ஆரம்பம் மிக பயங்கர வெப்பத்துடன் தொடங்கிய தருணம்,அதிர்வெடி தருணம் (big bang theory) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்தப் பிரபஞ்ச ஆரம்பத்தில் வெப்ப11நிலை மட்டும் ஏராளமாக இல்லை; மிகப் பெரும் அழுத்தமும் (compression) இருந்ததால், யாவும் ரத்தினச் சுருக்கமாக இருந்ததாம். இப் பிரும்மாண்ட வெடிப்புத் தருணத்திற்குப் பிறகு, மிக மிக அதிக வெப்பத்தில், அணுக்கள் -இன்றைய LHC–ல் சிறிய அளவில் நடப்பதைப் போல- மோதிக் கொண்டன என்கிறது இந்தக் கருத்தாக்கம். இதை வேறு வகையில் சொன்னால், அதிர்வெடி ஆரம்ப நிலையில், பிரபஞ்சத்தின் படைப்பில் பல விந்தைகள் சில மைக்ரோ நொடிகளில் நடந்து முடிந்து விட்டன. அவற்றின் காலப் பரிமாணமே இன்று நாம் வாழும் பிரபஞ்சம். அதிர்வெடியின் ஆரம்பத்தில் மாற்றங்கள் ராட்சச வேகத்தில் நிகழ்ந்தன. இன்று அணு அளவில் நடக்கும் ஆய்வுகளும், வான் பெளதிகமும் காணும் முடிவுகள் ஒன்றுடனொன்று ஒத்துவராமலும், ஏன் சில சமயங்களில் எதிர்மறையாகவும் இருக்கலாம். ஆனால், அந்த ஆரம்பக் கட்டங்களில், இரண்டுபரிமாண நிலைகளும் ஒன்றாகத்தான் இருந்திருக்கின்றன. அந்த ஒன்றான கட்டங்கள் விஞ்ஞானிகளுக்கு மிகவும் முக்கியமானவை. இந்த ஒன்றான கட்டங்களைப் புரிந்து கொண்டால், இரு பரிமாணங்களில் நடை போடும் நமது விஞ்ஞானப் புரிதலையும் (மிகப் பெரிய மற்றும் மிகச்சிறிய பொருட்களின் பெளதிகம்) எப்படியாவது இணைக்க முடியும் என்று விஞ்ஞானிகள் தெளிவாக இருக்கிறார்கள். ஐன்ஸ்டைனின் கடைசிக் கால உழைப்பு இந்த இணைந்த புரிதலுக்கானது, ஆனால் வெற்றியில்லாத் தேடல் என்பதை இன்று உலகம் அறியும். இதை ஏதோ இறையின் உருவாக்கத்தை(creationism) எதிர்த்து விஞ்ஞானிகள் நடத்தும் மோடி மஸ்தான் வித்தை என்று நினைப்பது தவறு. விஞ்ஞானிகளின் இந்தத் தணியாத தேடலுக்கு ஒரு காரணம் இது: பூத பெளதிகத்திற்கும், அணு பெளதிகத்திற்கும் எங்கோ ஒரு பாலம் இருக்கிறது. இதைப் புரிந்து கொண்டால், இவை ஏன் இன்று இரு வேறு புரிதல்களாக இருக்கின்றன என்று தெளிவாகிவிடும்.

அத்தனை வெப்பத்துடன் தொடங்கிய பிரபஞ்சம்,பதினைந்து பில்லியன் வருடங்களுக்கு பிறகு, படிப்படியாக குளிர்ந்து, இன்று, வெட்ட வெளியின் வெப்பநிலை -270 டிகிரி செல்சியஸாகிவிட்டது. இன்று விஞ்ஞானிகள், 15 பில்லியன் ஆண்டுகள் பின்நோக்கி அதிர்வெடி தருணத்திலிருந்து சில நொடிகளில் என்ன நடந்தது என்று ஒரு சின்ன ஃப்ளாஷ்பேக் தருகிறார்கள்:

1. அதிர்வெடிக்குப் பிறகு 10-33வினாடிகளில், வெப்பநிலை 1032 டிகிரி செல்சியஸைவிட அதிகமாம். இந்த நிலையில் அணுத்துகள்களும், எதிர்மின்னூட்ட (anti-particles) துகள்களும் ஒன்றோடு ஒன்று பஸ்மமாகி (annihilate) இத்தனை வெப்பத்தை உண்டாக்கியதாம். இன்றைய அணுத்துகள் வேகப்படுத்தும் எந்திரங்களில் இந்த நிலையை உருவாக்க முடியாது. அதற்கு தேவையான தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியை நாம் இன்னும் அடையவில்லை. இந்தத் தருணங்களில், ஏராளமான அணுத்துகள்கள் ஒரு குழம்பாய் (plasma) இருந்திருக்க வேண்டும் என்று அனுமானிக்கப்படுகிறது. விஞ்ஞானிகளுக்கு என்னவென்ன அணுத்துகள்கள் இந்நிலையில் இருந்திருக்கலாம் என்று யூகிப்பது இன்றுவரை ஒரு கடினமான விஷயம்.இன்றுவரை பெளதிகத்தில் பதிலில்லாத கேள்வி – என்னவாயிற்று அத்தனை எதிர்மின்னூட்ட அணுத்துகள்களுக்கு?

22

2.  அடுத்தபடியாக, அதிர்வெடிக்கு 10-9 செகண்டுகளில், வெப்பநிலை குறைந்துவிட்டதால், மிகவும் திணிவு அதிகமுள்ள W மற்றும் Z அணுத்துகள்கள் உருவாகத் தொடங்கியதாம். இந்தத் தருணத்தில், திணிவற்ற ஃபோட்டான்களும் தோன்றியதாம். திணிவற்ற ஃபோட்டான்கள் மின்காந்தச் சக்தியைத் தாங்கிச் செல்லுகின்றன. ஆனால், திணிவுள்ள Wமற்றும் Z அணுத் துகள்கள் வலுவில்லா (வீக்) அணு சக்தியைத் தாங்கிச் செல்கின்றன. இன்றும் இது ஏன் என்பது புரியாத ஒரு புதிர். அதாவது, வலுவில்லா அணுசக்திக்கும், பல கோடி கி.மீட்டர் தூரத்தைச் சர்வசாதாரணமாகக் கடந்து பயணிக்கும் மின்காந்த சக்திக்கும் என்ன தொடர்பு? இன்றும் நாம் பெறும் சூரிய ஒளிக்கு பின்னால், இந்த கேள்வி ஒளிந்துள்ளது? இந்த கட்டத்தை 1983-ல், CERN –ன் PACஎன்ற எந்திரத்தில், செயற்கையாக Wமற்றும் Zஅணுத்துகள்களை உருவாக்கி உணர்விகளால் (detectors) விஞ்ஞானிகள் உறுதியும் செய்தனர். இவ்விரு சக்திகளின் தொடர்பு பற்றிய கேள்விகள் இன்றுவரை இருந்து கொண்டே இருக்கின்றன.

3. அதிர்வெடிக்கு 10-2செகண்டுகளில், குவார்க்குகளும் (quarks), க்ளூவான்களும் (Gluons) சுதந்திரமாக திரிந்த காலமாம். பிரபஞ்சம் குளிரத் தொடங்கியதும், குவார்க்குகளும், க்ளூவான்களும் கட்சியமைத்து (இப்படித்தான் தொடங்கியது அரசியல்!) ப்ரோட்டான்களும், நியூட்ரான்களுமாக மாறின. 1970 –களில் ஸ்டான்ஃபோர்டில் உள்ள லினாக்கில் (LINAC) ஆரம்ப கட்ட ப்ரோட்டான் அமைப்பு குவார்க்குகளிலிருந்து எப்படி உருவானது என்பதை சோதனை மூலம் கண்டறிந்தார்கள். இன்றைய விஞ்ஞானத்தின் சவால், அந்த ஆரம்ப கட்ட பிரபஞ்சத்தில் உருவான குவார்க்-க்ளூவான் குழம்பை (Quark Gluon plasma) எந்திரங்களில் உருவாக்கி என்ன நடந்தது என்று ஆராய்வது. கதை போல, இதைச் சொல்லும் பொழுது எளிதாகப் பட்டாலும், இதில் பல பதில்லில்லாத கேள்விகள் அடங்கும்.

4. அதிர்வெடிக்கு 100 செகண்டுகளுக்கு பிறகு, பிரபஞ்சம் முந்தைய தருணங்களைவிட மிகவும் குளிரானதால், ப்ரோட்டானும், நியூட்ரானும் அணுக்கருவாக உருவெடுக்கத் தகுந்த சூழ்நிலை உருவானதாம். இந்த நிலை பிரபஞ்சத்தில், இன்று சூரியன் மத்தியில் இருக்கும் வெப்பநிலை பிரபஞ்சம் முழுவதும் இருந்ததாம்!

5. அடுத்த 300,000 ஆண்டுகள், பிரபஞ்சம் குளிர்ந்து கொண்டே வந்ததாம். இந்தக் காலகட்டத்தில், பிரபஞ்சத்தின் சராசரி வெப்பநிலை சில ஆயிரம் செல்சியசாகி விட்டதாம். இந்த நிலையில், எதிர் மின்னூட்டம் கொண்ட எலெக்ட்ரான்களின் அணுக்கரு கவர்ச்சியை எதிர்க்கும் சூழ்நிலையை பிரபஞ்சம் இழந்துவிட்டதாம். இந்த நிலையில், ஸ்திரமான அணுக்கள், மின்னூட்ட சமநிலை அமைப்பில் (Neutrally charged atom) உருவாகத் தொடங்கினவாம். இன்றுவரை, நாம் சாதாரண நிலையில் (அதிக சக்தி மற்றும் வெப்ப உந்துதலற்ற நிலை) இப்படித்தான் மின்னூட்ட சமநிலை அணுக்களை காண்கிறோம்.

6. இப்படி ஸ்திரமான அணுக்கள் உருவானவுடன், அடுத்த கட்டங்களில், அணுக்கூட்டங்கள் ஏராளமாக விரிவடைந்து, விண்மீன் திரள்கள் (galaxies) உருவானதாம் (பால்வெளி மண்டலம் என்றத் தமிழ்ச்சொல் நமது விண்மீன் திரளை மட்டும் குறிக்கும் சொல்). இன்றும், விண்மீன் திரள்கள் ஒன்றை விட்டு ஒன்று விலகிச் சென்று கொண்டே இருக்கின்றன. விண்மீன் திரள்களில் உள்ள இயக்க சக்தி (kinetic energy), ஈர்ப்பு சக்தியை விட அதிகமாக இருப்பதாலே, இவ்வாறு நிகழ்ந்து கொண்டே இருக்கின்றது என்கிறார்கள் விஞ்ஞானிகள். எத்தனை காலம் இது தொடரும் என்பது இன்னும் ஒரு பதிலில்லாத கேள்வி. பிரபஞ்சத்தில் உள்ள இயக்க சக்திக்கு அடிப்படை தேவை ஸ்திரமான ப்ரோட்டான்கள். அவை ஸ்திரமாக இருக்கும் வரை, எல்லாப் பொருள்களும் ஸ்திரமாக இருக்கும். ஆனால், ப்ரோட்டான்கள் தேயத் (decay) தொடங்கினால், எல்லாம் கதிரியக்கமாய் (gamma radiation) மாறி, பிரபஞ்சம் முடிவடையலாம். அப்படி, ப்ரோட்டான்கள் தேய்வடையாமல், விண்மீன் திரள்கள் விரிவாகிக் கொண்டே போனால், ஒரு அளவிற்கு மேல் பிரபஞ்சம் தன்னுடைய ஏராளமான எடையால் குலைந்து போகலாம். இவை எல்லாம் கோட்பாடுகளே, இவற்றை உறுதிப்படுத்தச் சோதனை மூலம் முடிவெடுக்க ஏராளமான பெளதிக முன்னேற்றம் மற்றும் தேடல் தேவை.

7. ஏன் பிரபஞ்சத்தின் அடுத்த கட்ட நிலையை இன்றைய பெளதிகத்தினால் உறுதியாகச் சொல்ல முடியவில்லை? மிகப் பெரிய அளவில் நம்முடைய பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய அறிவிற்கு (macro physics) காரணம் பல சக்தி வாய்ந்த தொலைநோக்கு மற்றும் கதிரியக்கத்தை உணர்விக்கும் கருவிகள். அதாவது, மின்காந்தச் சக்தி மூலம் நம் புரிதல்களை இன்றுவரை மெருகேற்றி வருகிறோம். ஆனால், இப்படிப்பட்ட மின்காந்த உணர்விகளால், பிரபஞ்சத்தின் 10 சதவீதம் மட்டுமே ஆராய இயலும் என்று கணக்கிடப்பட்டுள்ளது. மீதமுள்ள 90 சதவீதப்பொருள்கள் நமக்குத் தெரிந்த எந்தவித உணர்விகளிலிருந்துத் தப்பிச் செல்லும் இருண்ட பொருள் (dark matter) என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இன்றும் LHC – ல் இருண்ட பொருளை எப்படியாவது உணர வழிகளுக்காக சோதனை மற்றும் கோட்பாட்டு பெளதிக விஞ்ஞானிகள் கடும் முயற்சியில் இருக்கிறார்கள். புதிய வழிகள் தோன்றினால், நம் பழைய புரிதல்களை மாற்றலாம். இன்னும் புதிய அணுத்துகள் பற்றிய மாடல்கள் உருவாகலாம். இதைப் போன்ற சாத்தியங்கள் ஏராளம்.

 

31

8. இந்த இருண்ட பொருள்(dark matter) என்பதில் என்னதான் இருக்கும்? இந்தக் கேள்விக்கு நம்முடைய இன்றைய புரிதலுக்குச் சவால் விடும் நியூட்ரினோக்களாக இருக்கலாம் என்று சில விஞ்ஞானிகள் நம்புகிறார்கள். பல பில்லியன் கி.மீ. –களை சாதாரணமாகக் கடக்கும் வினோத அணுத்-துகள்கள் இவை. பல திடப் பொருள்களையும் தாண்டி நம்முடைய பல உணர்விகளிலிருந்து தப்பிவிடக் கூடிய துகள்கள் நியூட்ரினோக்கள். ஆனால், இந்தக் கோட்பாடில் ஒரு முரண்பாடு உள்ளது. பிரபஞ்சத்தின் 90 சதவீத இருண்ட பொருளின் திணிவிற்கு நியூட்ரினோக்கள் என்ன பதில் தர முடியும்? நியூட்ரினோக்கள் திணிவற்ற துகள்கள் என்றுதான் இன்றுவரை நம்பியுள்ளோம். இதுவரை யாரும் நியூட்ரினோக்களின் திணிவை அளவிட்டதில்லை. பூமிக்கு ஏராளமான ஆழத்திலும், மிகக் குளிரான இடங்களிலும் நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சிநடத்துவதன் மூலம், ஏதாவது புதிய தடயங்கள் கிடைக்குமா என்று விஞ்ஞானிகள் தேடுவதற்கு இப்படிப்பட்ட பல காரணங்கள் உள்ளன.

9. அப்படியானால், இருண்ட பொருளில் (dark matter) நாம் இதுவரை கண்டறியாத அணுத்துகள்கள் இருக்குமோ? இது போன்ற அணுத்துகள்களைப் பற்றி சூப்பர் சமச்சீர் கோட்பாடு (SUSY – Super Symmetry theory) சொல்கிறது.

 

41

முக்கியமாக, சூப்பர் சமச்சீர் கோட்பாடு, சில அணுத்துகள்கள் மின்காந்த மற்றும் பலமான அணுசக்தியையும் பொருட்படுத்தாத, ஆனால், ப்ரோட்டானை விட பல நூறு மடங்கு திணிவு கொண்ட அணுத்துகள்கள் இருக்கலாம் என்று சொல்கிறது. ஒரு கோட்பாடாக மிகவும் சரியாகத் தோன்றினாலும், இதை சோதனை மூலம் நிரூபிக்க CERN மற்றும் Fermilab விஞ்ஞானிகள் பல முயற்சிகளில் ஈடுபட்டுள்ளார்கள். இன்று, உலகில் பல்வேறு ஆராய்ச்சி முயற்சிகள் இந்த இருண்ட பொருளை எப்படியாவது கண்டறிய வேண்டுமென்று தொடருகின்றன.

10. மிகச் சில முயற்சிகளே மேற்கொள்ளப்பட்ட விஷயம் க்ராவிடான்கள் என்ற ஈர்ப்பு சக்தியை தாங்கிய அணுத்துகள்களைத் தேடும் விஷயம். இன்றுவரை, எப்படி இந்த மிக வலுவில்லா (வீக்கான) சக்தி தாங்கும் துகளை கண்டறிவது என்பதில் அதிகம் கவனம் செலுத்தப்படவில்லை. நம்மிடம் இதற்கு தேவையான வழிகள், உணர்விகள் இல்லை என்று பரவலாக நம்பப்படுகிறது.

ஆக, அணுத்துகள் ஆராய்ச்சி ஒன்றும் முடிந்து விட்ட விஷயமல்ல. அடுத்த சில வருடங்கள் இந்த முயற்சிகள் அதிக முன்னேற்றமின்றி தவிக்கலாம்; இல்லையேல், புதிய ஒரு பாதையில் வேகத்தில் முன்னேறலாம். இப்படிப்பட்ட விஞ்ஞானச் சவால்கள் மிகவும் சிக்கலானவை. அத்துடன், அடுத்த கட்ட முயற்சிகளுக்குத் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சி மற்றும் அதற்கான பட்ஜெட் தேவைகள் இன்றைய பொருளாதார சூழ்நிலையில் கடினமாகிக் கொண்டே வருகின்றன. ஆனாலும், நல்ல ஒரு விஷயம் என்னவென்றால், அணுத்துகள் ஆராய்ச்சியின் பல்வேறு கட்டங்களில், கோட்பாட்டாளர்கள் அழகாக புதிய வழியைக் காட்டி விட்டுச் சோதனை விஞ்ஞானிகளுக்காக காத்திருப்பார்கள். சோதனை முயற்சிகளுக்கு ஏராளமான பட்ஜெட் தேவை இருந்தாலும், கோட்பாட்டு ஆராய்ச்சிக்கு அத்தனை தேவையில்லை. இப்படி இரு பாதைகள் நம் முன் இருப்பதால், இத்தகைய ஆராய்ச்சிகள் தொடரும் என்று நம்ப வாய்ப்புள்ளது.

சொல்வனம் – ஃபெப்ரவரி 2013

Advertisements

மறுமொழியொன்றை இடுங்கள்

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / மாற்று )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / மாற்று )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / மாற்று )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / மாற்று )

Connecting to %s